חזון המאגד

מאגד אנטנה קוונטית יוביל מו"פ של תהליכים ותשתיות טכנולוגיות פורצות דרך, העושות שימוש בתכונה קוונטית של יסודות כימיים מסוימים, לחישה של שדה אלקטרומגנטי באמצעי קליטה ייחודיים, ליישומי תקשורת. המאגד יוביל פיתוח תשתית טכנולוגית לקליטה של אותות חלשים במיוחד בתחום תדר רחב מאד (MHz – THz), באמצעות התקן קליטה אחיד וקטן ממדים, מבלי הצורך בחיבור אנטנות מסוגים שונים ורכיבי קליטה נוספים. פעילות המאגד בשלב הראשון תתמקד בהבשלת הידע האקדמי בתחום זה, בהכוונה של חברות התעשייה .

תיאור הצורך

הטכנולוגיה שתפותח במאגד מיועדת ליישם פתרונות ל 4 פערים מרכזיים בשימוש במכלולי קליטה הקיימים במרבית אמצעי התקשורת:

• טווח תדרים יעיל – מערכות קליטה קונבנציונליות מבוססות על אנטנות ורכיבי קצה ייעודיים לתחומי תדרים מוגבלים, ומחייבות לעיתים שימוש במערכי אנטנות, מסננים ומגברים שונים לכיסוי תחום תדר רחב, המוביל למורכבות מערכתית, לעלויות גבוהות ולהגבלות תפעוליות.
• מידות פיזיות לאנטנה – גודל האנטנה ורכיבי הקליטה הנלווים מושפעים ישירות מתחום התדר הנקלט ולכן במערכות רב-תדריות נדרש שילוב של אנטנות גדולות או מרובות, מגבלה המשפיעה על שילובם במערכות קומפקטיות, נישאות או מוטסות.
• רגישות קליטה – רגישות הקליטה במערכות קלאסיות מוגבלת על ידי רעש תרמי, רעש אלקטרוני הנובע מרכיבים שונים ויחס אות לרעש של רכיבי הקצה, דבר המקשה על גילוי וקליטה אמינה של אותות חלשים במיוחד, במיוחד בתנאי הפרעות, הסתרה או מרחקים גדולים.
• כיול אמצעי הקליטה – כיול מערכות קליטה קיימות תלוי במאפייני רכיבים אלקטרוניים, בהשפעות סביבתיות ובסטיות ייצור המחייבים ביצוע כיול תכוף, מורכב ולעיתים ידני, הפוגע ביציבות הביצועים, בשיחזוריות המדידה ובאמינות הקליטה.

הטכנולוגיות הנדרשות למימוש הרעיון

חישת השדה האלקטרומגנטי מבוצעת באמצעות זיווג בין מצבי רידברג היוצר פיצול Autler–Townes בספקטרום, שמאפשר קריאה אופטית ישירה של עוצמת השדה, התדר, הפאזה והקיטוב ללא צורך בכיול (כתוצאה מעקיבות SI הנובעת מפרמטרים אטומיים ידועים), עם יכולת קיזוז הרעש המגנטי (המשפיע על רמות אנרגיה באטומים).

מימוש החיישן הקוונטי דורש מקורות לייזר זעירים ויציבים, בעלי רוחב-קו צר עבור קווי היסוד וקווי רידברג, כולל מנגנוני נעילה תדרית כגון Saturated Absorption, Offset Lock או Combs ובקרת עוצמה/תדר מדויקת.
לחיישן המבוקש נדרשים תאי אדים זעירים המיוצרים מזכוכית/קרמיקה עם אטומים אלקליים, חלונות מצופים נגד השתקפות, גופי חימום זעירים, גזי חציצה וציפויי דפנות לפי הצורך, לצד ממשקי צימוד אלקטרומגנטיים.

שרשרת הקריאה האופטית כוללת אופטיקה מותאמת ל- Free space, פוטו-דיודות ברעש נמוך, קריאה מאוזנת וטכניקות  Lock-in/Heterodyne, בליווי מכלולי עיבוד בזמן אמת של הסיגנלים.

יישומים אפשריים לטכנולוגיה שתפותח

טכנולוגיית התקן הקליטה שתפותח במאגד, מבוססת על חישה קוונטית של שדה אלקטרומגנטי באמצעות אטומי רידברג וניתנת ליישום במגוון רחב של תחומים, תוך מתן יתרון ייחודי ברגישות, ברוחב פס וביכולת מדידה מוחלטת:

• מערכות תקשורת מתקדמות ורב-תחומיות
  קליטה ומדידה של אותות תקשורת חלשים במיוחד על פני תחום תדרים רחב מאד, עבור מערכות
  תקשורת עתידיות (כולל תקשורת רחבת-ספקטרום Multi-band, ו- software-defined), תוך הפחתת הצורך באנטנות ייעודיות וברכיבי RF מרובים.
  • ניטור ספקטרום ומודיעין
    חישה מדויקת של שדות אלקטרומגנטיים לגילוי, ניתוח ואפיון של תשדורות רדיו (SIGINT/ES) למערכות רדיו קוגניטיביות, כולל מדידת תדר, פאזה וקיטוב, גם בתנאים של אותות חלשים, מוסווים או מרובי מקורות, ביחסי אות לרעש נמוכים במיוחד.
  • מדידות, כיול ומטרולוגיה של שדות אלקטרומגנטיים
    יישום כהתקן מדידה וכיול מוחלט (Absolute sensor) עם עקיבות ליחידות SI. לבדיקה, אימות וכיול של מערכות RF, אנטנות, משדרים ותאי תאימות אלקטרומגנטית (EMC/EMI), ללא תלות בגיאומטריית אנטנה או במקדמי העברה אמפיריים.
  • חישה קוונטית ליישומים רפואיים, מדעיים ותעשייתיים
    שילוב חיישנים קוונטיים קומפקטיים במערכות חישה מתקדמות, מערכות דימות רפואיות חדשניות, פלטפורמות ניידות או מוטסות, מערכות ניטור סביבתי של קרינה אלקטרומגנטית, מערכות דימות בתחום ה-THz ויישומי מעבדה.

להצעת הצטרפות ויצירת קשר

חברות וקבוצות מחקר המבקשות להצטרף למאגד מתבקשות למלא טופס זה לא יאוחר מ 4.6.26

לקבלת מידע נוסף אודות המאגד המוצע ניתן לפנות למנהל הטכני של המאגד – מוטי חיימוביץ' בדוא”ל: [email protected]

לקבלת פרטים נוספים על מסלול המאגדים ניתן לפנות למשה אברהמי מרשות החדשנות, בדוא”ל:
[email protected].